(57)【要約】【課題】捕雷の確実性を高めることができると共に、簡単の構成で安価なものとすることができる避雷装置を提供する。【解決手段】導体の帯電電極４は、接地された支柱２に絶縁部材３を介して電気的に絶縁された状態で支持されており、風との衝突摩擦（風に含まれる塵などの浮遊物との衝突摩擦）によって帯電し、その帯電によって、帯電電極４と導通する放電電極５と支柱２との間で空間放電が雷雲の下向きストリーマの発生前に発生するようになっている。この空間放電によって空気を電離させて、電離イオンのイオン流で下向きストリーマの発生方向を誘導し、落雷を避雷装置１に導く。【選択図】図１
2005019390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間放電によって空気の電離イオンを生成し、その電離イオンにより落雷を導くようにした避雷装置において、
大地に接地された導体からなる支柱と、該支柱に絶縁部材を介して支持されて該支柱と電気的に絶縁され、風との衝突摩擦に伴う帯電によって空間放電を自然発生するように設けられた導体からなる帯電電極とを備えたことを特徴とする避雷装置。
【請求項２】
前記帯電電極は導電性繊維から構成されていることを特徴とする請求項１記載の避雷装置。
【請求項３】
前記支柱は、少なくとも一端部寄りの部分が上下方向に延在して設けられると共に、前記帯電電極は、導電性繊維から成る板材を略円錐形状に形成して構成されており、その頂部の内周面が前記支柱の一端部に装着された前記絶縁部材を介して該支柱の一端部に支持されていることを特徴とする請求項２記載の避雷装置。
【請求項４】
前記絶縁部材は、略円錐形状に形成された絶縁部材であり、前記帯電電極は、その頂部の内周面を前記絶縁部材の外周面に支承させて該絶縁部材に被せられていることを特徴とする請求項３記載の避雷装置。
【請求項５】
空間放電によって空気の電離イオンを生成し、落雷を導くようにした避雷装置において、
導体からなり、風の導入口および吹出し口を有する接地された第１集風管および第２集風管と、第１集風管の吹出し口に開口端を対向させて配置されると共に両集風管と電気的に絶縁された導体からなる有底筒状の第１集電槽と、第２集風管の吹出し口に開口端を対向させて配置されると共に両集風管および第１集電槽と電気的に絶縁された導体からなる有底筒状の第２集電槽と、第１集風管と第１集電槽との間にこれらと電気的に絶縁され、且つ、軸心方向の両端をそれぞれ第１集風管および第１集電槽に対向させて配置された導体からなる第１環状電極と、第２集風管と第２集電槽との間にこれらと電気的に絶縁され、且つ、軸心方向の両端をそれぞれ第２集風管および第２集電槽に対向させて配置された導体からなる環状の第２環状電極と、前記第１集電槽の帯電によって空間放電が自然発生するように該第１集電槽の外表面に近接した位置に設けられて接地された導体からなる第１放電電極と、前記第２集電槽の帯電によって空間放電が自然発生するように該第２集電槽の外表面に近接した位置に設けられて接地された導体からなる第２放電電極とを備え、前記第１集電槽を前記第２環状電極に導通させ、且つ、前記第２集電槽を前記第１環状電極に導通させたことを特徴とする避雷装置。
【請求項６】
前記各集風管は、その内径が導入口側から吹出し口に向かって縮径されるように形成されていることを特徴とする請求項１０記載の避雷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空間放電によって空気の電離イオンを生成し、落雷を導くようにした避雷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の避雷装置としては従来、例えば特許２５１９４３３号（特許文献１）に見られるものが知られている。この避雷装置は、雷雲の発生時の空間電界により電離される空気の電荷によって電極体に誘起される電圧をコンデンサに充電するようにしている。そして、落雷の直前（雷撃を受ける数１０マイクロ秒前）にコンデンサの充電電圧が急上昇する現象を利用し、その充電電圧の上昇速度が所定の閾値を超えたときに、放電回路によってコンデンサの充電電圧を放電電極に印加することにより該放電電極と接地された棒状の導体（避雷針）との間に空間放電を発生させて空気を電離させるようにしている。この場合、その空間放電によって生成された電離イオンのうちの、雷雲の雲底の蓄積電荷と逆極性の電離イオンは、雷雲によって大地との間に生じる電界によって上昇しつつ上向きストリーマ（空気の絶縁破壊による電離が上向きに進行していく現象）を形成し、その上向きストリーマによって雷雲から大地に向かう下向きストリーマを避雷装置の避雷針に導くようにしている。
【０００３】
このような避雷装置は、上向きストリーマを発生させるので、単なる接地された避雷針に比べて、避雷装置の避雷針に落雷を導く確率が高まる。また、特許文献１のものでは、落雷直前の強力な電界エネルギーを利用して放電エネルギーをコンデンサに充電するため、外部エネルギー源を使用せずに、電離イオンを発生させることが可能となる。
【特許文献１】特許２５１９４３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１のものでは、落雷のわずか数１０マイクロ秒前という落雷の直前にコンデンサの充電電圧が急上昇するまで、そのコンデンサの充電電圧が放電電極に印加されず、空間放電を発生しないものとなっている。また、落雷直前は、特許文献１に示されている如く、強力な電界が発生するため、避雷装置での空間放電が発生する前に、避雷装置の周辺の建造物等の他の物体（例えば浮遊導体もしくはそれに近いもの、下向きストリーマが発生する放射電磁界の周波数に避雷装置よりも共振しやすいもの、樹木など）から空間放電が発生するような場合が多々ある。そして、このように避雷装置よりも先に空間放電を生じるような物体が避雷装置の周辺に在る場合には、避雷装置よりも先にその物体の近傍箇所から上向きストリーマが発生し、ひいては、避雷装置の避雷針に落雷せずに、その物体もしくはその付近に落雷してしまうことがしばしばある。従って、特許文献１のものでは落雷を避雷装置で捕捉することの確実性が不十分であった。また、特許文献１のものは、コンデンサの充電電圧の急上昇を検知する回路や、それに応じて放電を開始させる放電回路が必要となると共に、それらの回路を落雷時の強力な電磁放射から保護するための手段も必要となるため、高価なものとなっていた。
【０００５】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、捕雷の確実性を高めることができると共に、簡単の構成で安価なものとすることができる避雷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者が種々様々な検討、実験を行い鋭意努力した結果、次のことを知見した。すなわち、雷雲は気流によって発生するものであるから、雷雲が発生するときには、比較的強い風がほぼ確実に発生する。また、そのような風と、絶縁された導体との衝突摩擦（より正確には風に一般に含まれる水蒸気、塵、水滴、雪片、氷晶などの浮遊物と導体との衝突摩擦）が生じるようにしたとき、該導体は、比較的簡単に空間放電を自然発生するような電圧まで帯電する。さらに雷雲の発生時には比較的強い風が継続的に吹きやすいことから、雷雲が成長して該雷雲から下向きストリーマが発生する前に上記空間放電をほぼ間断なく発生させることが可能である。
【０００７】
そこで、本発明の避雷装置の第１発明は、空間放電によって空気の電離イオンを生成し、その電離イオンにより落雷を導くようにした避雷装置において、大地に接地された導体からなる支柱と、該支柱に絶縁部材を介して支持されて該支柱と電気的に絶縁され、風との衝突摩擦に伴う帯電によって空間放電を自然発生するように設けられた導体からなる帯電電極とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる第１発明によれば、前記帯電電極は、風との衝突摩擦に伴う帯電によって空間放電を自然発生するように設けられているので、雷雲の発生時に吹く風を基にして、雷雲から大地に向かう下向きストリーマが発生するようになる前の早期の段階からほぼ間断なく、空間放電を自然発生させ、ひいては電離イオンを生成しておくことができる。このため、第１発明の避雷装置では、生成された電離イオンのうちの、雷雲の雲底の蓄積電荷と異なる極性の電離イオンが、雷雲の接近に伴う電界の作用により上昇しつつ、避雷装置の周辺の建造物等よりも早期に上向きストリーマを発生させることが可能となる。その結果、雷雲からの下向きストリーマが、避雷装置から発生した上向きストリーマによって導かれる確率が高まり、落雷を避雷装置に導くことの確実性を高めることができる。また、第１発明の避雷装置は、風と帯電電極との衝突摩擦による帯電電極の帯電に伴って自然発生する空間放電を用いるので、従来の避雷装置のような検知回路や放電回路を必要としないので、簡単で安価なものとすることができる。
【０００９】
かかる第１発明では、前記帯電電極は導電性繊維から構成されていることが好適である（第２発明）。導線性繊維は、その帯電によって空間放電を容易に発生するという性質を持つので、帯電電極を導電性繊維から構成することで、帯電電極自身が空間放電を発生しやすいものとなり、電離イオンの生成をできるだけ間断なく行なうことを効果的に実現できる。
【００１０】
この第２発明では、前記支柱は、少なくとも一端部寄りの部分が上下方向に延在して設けられると共に、前記帯電電極は、導電性繊維から成る板材を略円錐形状に形成して構成されており、その頂部の内周面が前記支柱の一端部に装着された前記絶縁部材を介して該支柱の一端部に支持されていることが好ましい（第３発明）。そして、この場合、特に、前記絶縁部材は、略円錐形状に形成された絶縁部材であり、前記帯電電極は、その頂部の内周面を前記絶縁部材の外周面に支承させて該絶縁部材に被せられていることが好ましい（第４発明）。
【００１１】
かかる第３および第４発明では、帯電電極が略円錐形状に形成されているため、支柱の一端部に装着された絶縁部材に帯電電極の頂部を支持させることで、容易に帯電電極を支柱を絶縁しつつ該支柱の一端部に支持させることができる。特に、第４発明では、絶縁部材が略円錐状に形成されているため、帯電電極を絶縁部材に被せるようにして支承させることで、両者の位置関係を所定の位置関係に規制できるので、避雷装置の組み立てを容易に行なうことが可能となる。また、この場合、帯電電極を絶縁部材から取り外すようにすることも極めて容易であるので、帯電電極を容易に交換することができる。
【００１２】
次に本発明の避雷装置の第５発明は、空間放電によって空気の電離イオンを生成し、落雷を導くようにした避雷装置において、導体からなり、風の導入口および吹出し口を有する接地された第１集風管および第２集風管と、第１集風管の吹出し口に開口端を対向させて配置されると共に両集風管と電気的に絶縁された導体からなる有底筒状の第１集電槽と、第２集風管の吹出し口に開口端を対向させて配置されると共に両集風管および第１集電槽と電気的に絶縁された導体からなる有底筒状の第２集電槽と、第１集風管と第１集電槽との間にこれらと電気的に絶縁され、且つ、軸心方向の両端をそれぞれ第１集風管および第１集電槽に対向させて配置された導体からなる第１環状電極と、第２集風管と第２集電槽との間にこれらと電気的に絶縁され、且つ、軸心方向の両端をそれぞれ第２集風管および第２集電槽に対向させて配置された導体からなる環状の第２環状電極と、前記第１集電槽の帯電によって空間放電が自然発生するように該第１集電槽の外表面に近接した位置に設けられて接地された導体からなる第１放電電極と、前記第２集電槽の帯電によって空間放電が自然発生するように該第２集電槽の外表面に近接した位置に設けられて接地された導体からなる第２放電電極とを備え、前記第１集電槽を前記第２環状電極に導通させ、且つ、前記第２集電槽を前記第１環状電極に導通させたことを特徴とするものである。
【００１３】
この第５発明によれば、各集風管にその導入口から風が導入されると、その風に含まれる水滴、塵、雪片などの前記した浮遊物と、集風管の内壁との摩擦によって、該浮遊物が帯電する。そして、その帯電した浮遊物が各集風管から吹出された後、該集風管の吹出し口に対向する集電槽に風と共に運搬されて、この集電槽の底部に衝突する。このとき、該浮遊物と集電槽との間で電荷の授受が行なわれて、該集電槽が帯電する。このように集電槽が帯電することは、第１および第２のいずれの集電槽でも同様であるが、一般に、両集電槽の帯電電圧は、互いに相違する。このため、第２集電槽に導通する前記第１環状電極と第１集電槽との間、並びに、第１集電槽に導通する前記第２環状電極と第２集電槽との間で静電誘導を発生する。このとき、この静電誘導に伴う正帰還作用によって、両集電槽のうち、当初の帯電電圧の大きさが正側により大きい集電槽は、正極性に帯電し、他方の集電槽は負極性に帯電する。その結果、両集電槽は、その一方が正極性に迅速に帯電し、他方が負極性に迅速に帯電する。そして、その帯電に伴う、各集電槽とこれに近接する放電電極との間の電界によって、各放電電極から空間放電が自然発生する。これにより、各放電電極の周辺に電離イオンが生成される。
【００１４】
この場合、落雷発生時に吹く風を基に、両集電槽が帯電し、しかもその帯電は迅速に進行するので、各放電電極からの空間放電を、ほぼ間断なく発生することができる。従って、雷雲から下向きストリーマが発生するようになる前の早期の段階からほぼ間断なく、電離イオンを生成することができる。また、それにより、雷雲が接近したときの電界の作用により、電離イオンの上向きストリーマを、避雷装置の周辺の建造物等よりも早期に発生させることが可能となる。その結果、雷雲からの下向きストリーマが避雷装置から発生した上向きストリーマによって導かれる確率が高まり、落雷を避雷装置に導くことの確実性を高めることができる。また、第５発明の避雷装置は、第１発明と同様に、従来の避雷装置のような検知回路や放電回路を必要としないので、簡単で安価なものとすることができる。
【００１５】
かかる第５発明では、前記各集風管は、その内径が導入口側から吹出し口に向かって縮径されるように形成されていることが望ましい（第６発明）。
【００１６】
これによれば、各集風管の導入口から進入する風に含まれる浮遊物と集風管の内壁面との衝突摩擦を生じやすくなるので、その浮遊物の帯電を促進することができる。このため、この浮遊物が運搬される各集電槽の帯電を促進し、ひいては、各集電槽と、これに近接する放電電極との間の空間放電を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１実施形態を図１を参照して説明する。図１は本実施形態の避雷装置１の要部構成を側面視で示す図である。
【００１８】
避雷装置１は、上下方向に延在する支柱２と、この支柱２に絶縁部材３を介して支持された帯電電極４と、空間放電を発生させる複数（本実施形態では２つ）の放電電極５とを備えている。支柱２は通常の突針型避雷針と同様に、金属などの導体から構成されている。なお、支柱２の上端は図では尖鋭なものとしているが、避雷針としての機能を担う支柱２の上端は、実用上は凸型であることが望ましい。この支柱２は、その下端部に備えた連結金具６によって該支柱２と連結される支持ロッド７を介して建造物や地面に設置されると共に導線ケーブル８を介して大地に接地されている。
【００１９】
絶縁部材３は、本実施形態では、円錐台形状に形成されており、その軸心部に穿設された貫通穴３ａに支柱２の上部を貫通させた状態で、図示を省略する取付部材を介して支柱２に固定されている。なお、絶縁部材３は中実のものである必要はなく、例えば絶縁材からなる複数の板部品を組み立てて構成された枠体状のものであってもよい。
【００２０】
帯電電極４は、円錐台形の筒状に形成された基体部４ａと、この基体部４ａの下端から、斜め下方（基体部４ａの側線方向）に向かって突出された複数の鋭角状の突出部４ｂとから構成されている。突出部４ｂは、基体部４ａの下端の周方向に鋸歯状に配列されている。これらの基体部４ａおよび突出部４ｂは金属製の導体板から一体に形成され、互いに導通している。このように形成された帯電電極４は、その基体部４ａの内周面を、絶縁部材３の外周面に支承させるようにして絶縁部材３に外挿されている。これにより帯電電極４は絶縁部材３を介して支柱２に支持されると共に、該支柱２と電気的に絶縁されている。この場合、帯電電極４の基体部４ａと絶縁部材３とは円錐台形状であるから、帯電電極４を絶縁部材３に外挿することで、容易に両者の位置関係を規制して、帯電電極４を所定の位置で絶縁部材３に支承させることができる。そして、帯電電極４は、上記のように絶縁部材３に支承された状態で、その基体部４ａが図示を省略する取付部材により絶縁部材３に固定されている。なお、本実施形態では、帯電電極４の基体部４ａの上端の開口径は、絶縁部材３の上端の外径よりも大きく、且つ絶縁部材３の下端の外径よりも小さいものとされている。従って、絶縁部材３の上端部は、帯電電極４の上端開口から上側に突出している。
【００２１】
なお、帯電電極４や絶縁部材３の形状は、必ずしも円錐台形状である必要はない。
【００２２】
各放電電極５は、金属製の棒状導体であり、本実施形態では、前記支柱２の周囲で上下方向に延在するように前記絶縁部材３に貫挿されている。そして、これらの放電電極５が、各々、絶縁部材３により支柱２と電気的に絶縁された状態で該支柱２の周方向に配列されている。図示の例では、２つの放電電極５，５がそれらの間に支柱２を挟むようにして対向配置されている。なお、各放電電極５は、絶縁部材３に図示を省略する取付部材を介して固定されている。
【００２３】
この各放電電極５の、絶縁部材３の上方に突出された部分の先端部５ａ（上端部）は、鋭角状に形成されて支柱２の外周面に近接している。また、各放電電極５の、絶縁部材３の下方に突出された部分の下端部５ｂは、図示しない導線ケーブルや導体部材を介して帯電電極４の内周面に接続されて、該帯電電極４に導通されている。なお、各放電電極５は、帯電電極４の外周面側に配置して、その外周面に固定して導通させるようにしてもよい。
【００２４】
次に本実施形態の避雷装置１の作動を説明する。
【００２５】
雷雲は強い気流によって発生するため、雷雲が発生するときには、比較的強い風が継続的もしくは頻繁に吹く。そして、その風が帯電電極に衝突すると、その風との衝突摩擦（より詳しくは風に含まれる塵や、水蒸気、雪片などの様々な浮遊物と帯電電極４との衝突摩擦）によって、帯電電極４が正または負に帯電する（帯電電極４に正極性または負極性の電荷が蓄積される）。
【００２６】
雷雲が発生するときの風は比較的強いため、帯電電極４の電荷の蓄積が進行しやすく、帯電電極４およびこれに導通する各放電電極５の電圧（大地との間の電位差）が、該放電電極５の周囲に局部的な空間放電が発生し得る電圧（放電電極５と支柱２との間の空間の全路破壊を発生するまでには至らない電圧）まで上昇する。そして、これにより、各放電電極５から空間放電が発生する。なお、この空間放電時の電流は、帯電電極４の電荷の発生量が多いほど、大きくなる。
【００２７】
このとき、帯電電極４には継続的もしくは頻繁に風が衝突して、ほぼ間断なく電荷が補給されるため、該帯電電極４の電圧が概ね一定に維持されつつ、各放電電極５からの空間放電が実質的に間断なく発生する。ここで、「実質的に間断なく」というのは、空間放電が停止する時間が、発生する時間に比して十分に短いことを意味する。
【００２８】
補足すると、本実施形態では、帯電電極４は、円錐台形の筒状に形成されているので、帯電電極４の箇所を通る風は、その風の向きの影響をあまり受けることなく該帯電電極４に衝突しやすいものとなっている。しかも、帯電電極４には、前記突出部４ｂが形成されているため、その付近で風の乱流が生じやすくなっている。その結果、帯電電極４と風内の浮遊物との衝突摩擦が生じやすいものとなって、該帯電電極４が効率よく容易に帯電し得るものとなっている。
【００２９】
上記のように放電電極５から空間放電が発生すると、その空間放電によって空気が電離し、正負の電離イオンが生成される。この場合、空間放電が実質的に間断なく発生することで、正負の電離イオンが実質的に間断なく生成されることなる。
【００３０】
さらに、雷雲が接近すると、放電電極５からの空間放電によって生じた正負の電離イオンのうち、雷電界の向きにより定まる極性の電離イオン（通常は雷雲の雲底の蓄積電荷と逆極性の電離イオン）は該雷電界の作用により雲底に向かって上昇しつつ、上向きストリーマを形成する。この場合、前記空間放電による電離イオンの発生は、雷雲が成長し、該雷雲から下向きストリーマが発生するようになる前から実質的に間断なく行なわれるので、避雷装置１からの上向きストリーマは、雷雲からの下向きストリーマの発生に先行して発生する。
【００３１】
このため、雷雲から下向きストリーマが発生すると、その下向きストリーマは、それに先行して避雷装置１から発生している上向きストリーマに誘導されて、該上向きストリーマに合体する。これにより、雷雲と避雷装置１との間に連続した電荷の流路が形成され、雷雲からの落雷は避雷装置１に導かれることとなる。避雷装置１に導かれた落雷の電流は、支柱２を介して大地と雷雲との間で流れる。
【００３２】
ここで、雷雲から下向きストリーマが発生するようになると、強力な雷電界によって避雷装置１の周辺の建造物等から上向きストリーマが発生することもある。しかるに、避雷装置１は、風と帯電電極４との衝突摩擦に伴う帯電電極４の帯電を基に空間放電を容易に発生する（電離イオンを生成しやすい）ものであるから、雷雲が接近したときに、周辺の建造物等よりも早期に上向きストリーマを発生する確率が高い。また、その上向きストリーマは、雷雲からの下向きストリーマの発生時には強力な雷電界によって速やかに雷雲に向かって進行していく。従って、雷雲から発生した下向きストリーマは、高い確率で避雷装置１からの上向きストリーマに合体し、避雷装置１に落雷が導かれることとなる。
【００３３】
このように本実施形態の避雷装置１は、雷雲の発生時の風と帯電電極４との衝突摩擦に伴う帯電電極４の帯電を利用して、早期に上向きストリーマを発生し得るものであるから、落雷を避雷装置１に導くことの確実性を高めることができる。また、特別な制御回路や検知回路を必要としないことから、極めて簡単な構成で安価なものとすることができる。
【００３４】
次に本発明の第２実施形態を図２を参照して説明する。図２は本実施形態の避雷装置１１の要部構成を側面視で示す図である。
【００３５】
この避雷装置１１は、上下方向に延在する支柱１２と、この支柱１２の絶縁部材１３を介して支持された帯電電極１４とを備えている。支柱１２は、金属などの導体から構成され、大地に接地されている。なお、支柱１２の建造物等への設置構造は、第１実施形態のものと同様でよい。
【００３６】
絶縁部材１３は円錐形状に形成されており、その下面部の中心に形成された穴１３ａに支柱１２の上端部を挿入した状態で該支柱１２に固定されている。なお、絶縁部材１３は、中実のものでもよいが、中空の枠体状のものでもよい。
【００３７】
帯電電極１４は、中空の円錐形状に形成された基体部１４ａと、この基体部１４ａの下端から、斜め下方（基体部１４ａの側線方向）に向かって突出された複数の鋭角状の突出部１４ｂとから構成され、突出部１４ｂは、基体部１４ａの下端の周方向に鋸歯状に配列されている。これらの基体部１４ａおよび突出部１４ｂはサンダーロン（登録商標）、セルメック（登録商標）などの導電性繊維のシート材から一体に形成されて、互いに導通している。ここで、サンダーロンは、高分子化合物からなる合成繊維の表面に硫化銅アクリル酸化合物の薄膜層を形成したもので、セルメックは、高分子化合物からなる合成繊維の表面に銀もしくはアルミニウムの薄膜層を形成したものである。この種の導電性繊維は、その帯電によって空間放電を発生しやすいという性質を持っている。なお、通常の雷雲の雲底に蓄積する電荷の極性は負であると共に、多くの場合、その雲底から落雷の下向きストリーマが発生するので、帯電電極１４を形成する導電性繊維の高分子化合物は、基本的には、風との衝突摩擦によって正に帯電しやすい材質のものを使用することが望ましい。但し、冬季における山間地での落雷の下向きストリーマは、正電荷が蓄積する雲頂から生じやすいので、そのような場合には、帯電電極１４を形成する導電性繊維の高分子化合物は負に帯電しやすい材質のものを使用することが望ましい。
【００３８】
このように形成された帯電電極１４は、その基体部１４ａの上部の内周面を、絶縁部材１３の外周面に支承させるようにして該絶縁部材１３に外挿されている。これにより帯電電極１４は該絶縁部材１３を介して支柱１２に支持されている。この場合、帯電電極１４の基体部１４ａと絶縁部材１３とは円錐形状であるから、帯電電極１４を絶縁部材１３に外挿することで、容易に両者の位置関係を規制して、帯電電極１４を所定の位置で絶縁部材１３に支承させることができる。なお、帯電電極１４は、上記のように絶縁部材１３に支承された状態で、その基体部１４ａが図示を省略する取付部材により、取り外し可能に絶縁部材１３に固定してもよいが、単に、絶縁部材１３に外挿しておく（被せる）だけでもよい。
【００３９】
次に本実施形態の避雷装置１１の作動を説明する。
【００４０】
雷雲が発生するときに吹く風と帯電電極１４との衝突摩擦によって該帯電電極１４が帯電することは第１実施形態と同様である。なお、帯電電極１４を形成する導電性繊維の高分子化合物が風との衝突摩擦によって正に帯電しやすい材質のものであるときには、該帯電電極１４は正に帯電し、負に帯電しやすい材質のものであるときには、該帯電電極１４は負に帯電する。
【００４１】
そして、帯電電極１４は、その帯電によって周囲の空間に対して局部的な空間放電を発生する。この場合、帯電電極１４は、導電性繊維から形成されているので空間放電を発生しやすい。そのため、雷雲発生時の風と帯電電極１４との継続的もしくは頻繁な衝突摩擦によって、帯電電極１４にほぼ間断なく電荷が補給されつつ、該帯電電極１４からその周囲の空間に実質的に間断なく空間放電が発生する。さらに、この空間放電によって、第１実施形態と同様に、実質的に間断なく正負の電離イオンが生成される。
【００４２】
なお、本実施形態では、帯電電極１４は、第１実施形態のものとほぼ同等の形状（円錐形状）であり、また、下端部に突出部１４ｂが形成されているので、第１実施形態と同様に帯電電極１４と風内の浮遊物との衝突摩擦が生じやすいものとなっており、該帯電電極１４が効率よく容易に帯電する。
【００４３】
そして、雷雲が接近すると、生成された正負の電離イオンのうち、雷電界の向きにより定まる極性の電離イオン（通常は雷雲の雲底の蓄積電荷と逆極性の電離イオン）が該雷電界の作用により雷雲に向かって移動しつつ、上向きストリーマが発生する。この場合、前記空間放電による電離イオンの発生は、雷雲から下向きストリーマが発生するようになる前から実質的に間断なく行なわれるので、避雷装置１１からの上向きストリーマは、雷雲からの下向きストリーマの発生に先行して発生する。また、避雷装置１１からの上向きストリーマは、雷雲から下向きストリーマが発生する前から生じるので、周辺の建造物等よりも早期に上向きストリーマを発生する確率が極めて高い。
【００４４】
このため、前記第１実施形態と同様に、雷雲から下向きストリーマが発生すると、その下向きストリーマは、それに先行して避雷装置１１から発生している上向きストリーマに誘導されて、該上向きストリーマに合体する。これにより、雷雲からの落雷は避雷装置１に導かれることとなる。なお、避雷装置１１に導かれたた雷の電流は、帯電電極１４と支柱１２とを介して大地に流れる。
【００４５】
このように本実施形態の避雷装置１１は、第１実施形態と同様に、早期に上向きストリーマを発生し得るものであるから、落雷を避雷装置１に導くことの確実性を高めることができる。また、特別な制御回路や検知回路を必要としないことから、極めて簡単な構成で安価なものとすることができる。加えて、避雷装置１１は、帯電電極１４として導電性繊維を使用することで、放電電極などを必要とすることなく空間放電を発生させることができるので、避雷装置１１の構成をより一層簡略なものとすることができる。また、帯電電極１４を構成する導電性繊維は、その放電性能が劣化しやすいものの、避雷装置１１の構成が前記した通りの簡略な構成であるため、極めて容易に帯電電極１４を交換することができる。
【００４６】
本実施形態の避雷装置１１を、例えばゴルフ場の複数個所に設置して、避雷装置１１の効果を確認した。また、山岳地の稜線近傍に、避雷装置１１を多数設置して、避雷装置１１の効果を確認した。さらに、山間部の送電線の沿線に避雷装置１１を複数設置して、避雷装置１１の効果を確認した。その結果、ゴルフ場では、立木等への落雷を防止できることが確認できた。また、山岳地では、落雷は確実に避雷装置１１に対して発生することが確認された。また、山間部の送電線沿線では、送電線への落雷数が激減することが確認された。
【００４７】
なお、前記第１および第２実施形態では、支柱２，１２の全体を上下方向に延在させるようにしたが、その一端部側の部分のみを上下方向に延在させるようにしてもよい。あるいは、支柱を水平方向に延在させたりするようにすることも可能である。
【００４８】
次に、本発明の第３実施形態を図３を参照して説明する。図３は本実施形態の避雷装置２１の全体構成を平面視で模式的に示す図である。
【００４９】
この避雷装置２１は、風の導入口２３および吹出し口２４を各々有する第１集風管２２ａ及び第２集風管２２ｂと、有底筒状の第１集電槽２５ａおよび第２集電槽２５ｂと、第１集風管２２ａと第１集電槽２５ａとの間に配置された第１環状電極２６ａと、第２集風管２２ｂと第２集電槽２２ｂとの間に配置された第２環状電極２６ｂと、第１集電槽２５ａの外面に近接して設けられた第１放電電極２７ａと、第２集電槽２５ｂの外面に近接して設けられた第２放電電極２７ｂとを備えている。各集風管２２ａ，２２ｂ、各集電槽２５ａ，２５ｂ、各環状電極２６ａ，２６ｂ、各放電電極２７ａ，２７ｂは、いずれも金属などの導体から構成されている。なお、これらの各集風管２２ａ，２２ｂ、各集電槽２５ａ，２５ｂ、各環状電極２６ａ，２６ｂ、各放電電極２７ａ，２７ｂは、図では水平断面で表している。また、以下の説明では、集風管２２ａ，２２ｂを区別する必要が無いときは、添え字ａ，ｂを省略して単に集風管２２を称する。このことは、集電槽２５ａ，２５ｂ、環状電極２６ａ，２６ｂ、放電電極２７ａ，２７ｂについても同様とする。
【００５０】
各集風管２３は、管状（筒状）のものであり、その一端が風の導入口２３、他端が吹出し口２４となっている。これらの両集風管２２，２２は、基台２８上に図示しない取り付け部材を介して固定・設置されている。各集風管２２は、その導入口２３の開口面積が、風の進入を容易にするために十分に大きな開口面積とされていると共に、導入口２３から進入した風が該集風管２２の内壁面との衝突摩擦を生じつつ加速されるように、内径が導入口２３から吹出し口２４に向かって小さくなっていくように形成されている。これらの集風管２２，２２は、大地に接地された導体部材２９（または導体ケーブル）を介して連結されて相互に導通されると共に接地されている。このように構成された各集風管２２は、その導入口２３から進入する風と該集風管２２の内壁面との衝突摩擦によって、風に含まれる雨滴、塵、雪片などの浮遊物を帯電させ、その帯電した浮遊物を風と共に吹出し口２４からその前方に向かって吹出すものである。なお、図では、両集風管２２，２２は、その軸心を方向に向けているが、それらの向きは必ずしも同じ向きでなくてもよい。また、両集風管２２，２２は、それぞれ各別に接地されていてもよい。
【００５１】
第１集電槽２５ａは、その開口端３０を第１集風管２２ａの吹出し口２４に対向させて、該第１集風管２２ａとほぼ同軸心に配置され、第２集電槽２５ｂは、その開口端３０を第２集風管２２ｂの吹出し口２４に対向させて、該第２集風管２２ｂとほぼ同軸心に配置されている。これらの両集電槽２５，２５は、絶縁体である基台３１上に図示しない取り付け部材を介して固定・設置されて相互に絶縁されていると共に、両集風管２２，２２および両放電電極２７，２７から電気的に絶縁されている。また、各集電槽２５の底部（これは本実施形態では半球形状に形成されている）には、対向する各集風管２２から吹出される風に含まれる浮遊物を風と共に排出するための小径の排出孔３２が複数穿設されている。このように構成された各集電槽２５は、対向する集風管２２から吹出される風に含まれる浮遊物（これは帯電している）の多くが該集電槽２５の底部に衝突することで、その浮遊物の電荷を受けて帯電する（浮遊物の電荷を集電する）ものである。
【００５２】
第１環状電極２６ａは、第１集風管２２ａと第１集電槽２５ａとの間でこれらとほぼ同軸心に配置され、第２環状電極２６ｂは、第２集風管２２ｂと第２集電槽２５ｂとの間でこれらとほぼ同軸心に配置されている。そして、第１環状電極２６ａは、導体ケーブル３３ａ（あるいは導体部材）を介して第２集電槽２５ｂに接続されて、該第２集電槽２５ｂと導通され、第２環状電極２６ｂは、導体ケーブル３３ｂ（あるいは導体部材）を介して第１集電槽２５ａに接続されて、該第１集電槽２５ａと導通されている。また、両環状電極２６，２６は、絶縁体である基台３４上に図示しない取り付け部材を介して固定・設置されている。そして、第１環状電極２６ａは、第２集電槽２５ｂ以外のもの（第１集電槽２５ａ、第２環状電極２６ｂ、両集風管２２，２２、両放電電極２７，２７を含む）から電気的に絶縁され、第２環状電極２６ｂは、第１集電槽２５ａ以外のもの（第２集電槽２５ｂ、第１環状電極２６ａ、両集風管２２，２２、両放電電極２７，２７を含む）から電気的に絶縁されている。なお、第１環状電極２６ａの径（内径）は、第１集風管２２ａの吹出し口２４の径よりも大きなものとされており、第１集風管２２ａの吹出し口ら吹出される風は、第１環状電極２６ａとほとんど摩擦を生じないものとなっている。このことは、第２環状電極２６ｂの径（内径）と第２集風管２２ｂの吹出し口２４の径との関係についても同様である。
【００５３】
各放電電極２７は、いずれも上下方向（図３の紙面に垂直な方向）に延在する支柱部３５と、この支柱部３５の側面に、該放電電極２７が近接する集電槽２５に向かって突設されて該支柱部３５に導通する金属製の放電針部３６とから構成されている。支柱部３５は、前記第１実施形態の支柱２と同様の構造のものであり、大地に接地されている。なお、本実施形態では、放電針部３６を放電電極２７側に備えたが、集電槽２５側に備えるようにしてもよい。
【００５４】
次に本実施形態の避雷装置２１の作動を説明する。雷雲の発生時に吹く風が各集風管２２にその導入口２３から進入すると、その風に含まれる雨滴などの浮遊物と該集風管２２の内壁との衝突摩擦によって該浮遊物が帯電し、その帯電した浮遊物が風と共に、該集風管２２に対向する集電槽２５との間の環状電極２６の中心部を通過した後、該集電槽２５にその開口端３０から進入する。そして、各集電槽２５に進入した浮遊物は、その多くが該集電槽２５の底部に衝突して集電槽２５との間で電荷の授受が行なわれ、また、集電槽２５に送られて来る風の風圧によって該集電槽２５の排出孔３２から外部に排出される。これにより、各集電槽２５が帯電する。このとき、両集電槽２５のそれぞれの電荷量は一般に不均衡（アンバランス）を生じるため、第１集電槽２５ａおよびこれに導通する第２環状電極２６ｂの帯電電圧と、第２集電槽２５ｂおよびこれに導通する第１環状電極２６ａの帯電電圧とは互いに異なるものとなる。このため、第１環状電極２６ａとこれに対向する第１集電槽２５ａとの間の静電誘導、並びに、第２環状電極２６ｂとこれに対向する第２集電槽２５ｂとの間の静電誘導によって、両集電槽２５，２５のうち、帯電電圧が正方向に高い方の集電槽２５は、正極性の電荷が蓄積されやすい状態となり、帯電電圧が正方向に低い方の集電槽２５には、負極性の電荷が蓄積されやすい状態となる。そして、この現象は、上記静電誘導による正帰還作用によって助長される。従って、両集電槽２５，２５のうちの一方には、急速に正の電荷が蓄積されるようになって帯電電圧の大きさが正側に上昇し、また、他方には、急速に負の電荷が蓄積されるようになって帯電電圧の大きさが負側に上昇する。
【００５５】
そして、各集電槽２５の帯電電圧の大きさ（絶対値）の上昇によって、その集電槽２５に近接配置された放電電極３５の放電針部３６からその周囲に局部的な空間放電が発生し、空気の電離イオンが生成される。また、上記の如く、両集電槽２５，２５が正帰還作用によって、いずれも急速に帯電しやすいこととと、雷雲発生時の継続的もしくは頻繁な風とによって、各放電電極２７の放電針部３６からの空間放電は、実質的に間断なく発生し、正負の電離イオンが放電針部３６の周囲に実質的に間断なく生成される。
【００５６】
そして、雷雲が接近すると、生成された正負の電離イオンのうち、雷雲と大地との間に形成される雷電界の向きにより定まる極性の電離イオンが雷雲に向かって移動しつつ、上向きストリーマが形成される。また、前記空間放電による電離イオンの発生は、雷雲から下向きストリーマが発生するようになる前から実質的に間断なく行なわれるので、避雷装置２１からの上向きストリーマは、雷雲からの下向きストリーマの発生に先行して発生する。さらに、避雷装置２１からの上向きストリーマは、雷雲から下向きストリーマが発生する前から生じるので、周辺の建造物等よりも早期に上向きストリーマを発生する確率が極めて高い。
【００５７】
このため、前記第１実施形態と同様に、雷雲から下向きストリーマが発生すると、その下向きストリーマは、それに先行して避雷装置２１から発生している上向きストリーマに誘導されて、該上向きストリーマに合体する。これにより、雷雲からの落雷は避雷装置２１に導かれることとなる。なお、避雷装置２１に導かれた雷の電流は、第１放電電極２７ａと第２放電電極２７ｂとのうちの、より早期に上向きストリーマが発生した側の放電電極２７の支柱部３５を介して大地に流れる。
【００５８】
このように本実施形態の避雷装置２１は、第１実施形態と同様に、早期に上向きストリーマを発生し得るものであるから、落雷を避雷装置２１に導くことの確実性を高めることができる。また、特別な制御回路や検知回路を必要としないことから、極めて簡単な構成で安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態の避雷装置の要部構成を側面視で示す図。
【図２】本発明の第２実施形態の避雷装置の要部構成を側面視で示す図。
【図３】本発明の第３実施形態の避雷装置の全体構成を平面視で模式的に示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１，１１，２１…避雷装置、２，１２…支柱、３，１３…絶縁部材、４，１４…帯電電極、４ｂ，１４ｂ…突出部、５，２７ａ，２７ｂ…放電電極、２２ａ，２２ｂ…集風管、２３…導入口、２４…吹出し口、２５ａ，２５ｂ…集電槽、２６ａ，２６ｂ…環状電極。
【図１】
2005019390.tif 000003
【図２】
2005019390.tif 000004
【図３】
2005019390.tif 000005